优化方案高考生物一轮复习 第十单元 第36讲 实验原则与设计课件.ppt

第十单元实验原则与设计 第36讲实验原则与设计 第十单元实验原则与设计 考纲考频 1 能独立完成考纲规定的教材实验 包括理解实验的目的 原理 方法和操作步骤 3年6考 2 具备验证简单生物学实验的能力 并对实验现象和结果进行解释 分析和处理 3年4考 3 具有对一些生物学问题进行初步探究的能力 包括运用观察 实验与调查 假说演绎 建立模型与系统分析等科学研究方法 3年3考 4 能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订 3年2考 第十单元实验原则与设计 1 完整的实验设计一般包括实验题目 预期 观察和收集数据 推论 评价 交流等 2 科学探究的一般过程为 观察 设计 完成实验 分析数据 交流 表达和再探究 假设 实验 提出问题 分析 作出假设 得出结论 3 探究实验设计时要遵循三大原则 科学性原则 和 4 实验过程中可以变化的因素称为 生物学实验中常涉及的类型有 和无关变量 5 实验一般程序 分组编号 条件处理 对照原则 单一变量原则 变量 自变量 因变量 设置对照 观察比较 得出结论 1 科研人员为了研究食物对螳螂生长的影响 将刚孵化出的螳螂分为甲 乙 丙 丁四组 分别喂食不同营养的食物 见下表 表中数字代表所含成分的多少 表示没有此成分 则这个实验的对照组是 a 甲b 乙c 丙d 丁 c 2 2015 江苏苏北四市模拟 实验中的变量主要有自变量 因变量和无关变量 下列控制无关变量的操作错误的是 a 验证光合作用能产生淀粉的实验中 首先将实验植物做饥饿处理b 探究唾液淀粉酶的最适ph的实验中 将每一组温度控制在37 c 验证光合作用需要光照的实验中 将叶片的一半用黑纸包住d 探究唾液淀粉酶最适温度的实验中 每一组都加入等量的淀粉 c 解析 验证光合作用能产生淀粉的实验中 将实验植物做饥饿处理 避免植物自身原有的有机物对实验结果产生影响属于控制无关变量的操作 a项正确 探究唾液淀粉酶的最适ph的实验中 将每一组温度都控制在37 是控制无关变量温度对实验的影响 b项正确 验证光合作用需要光照的实验中 将叶片的一半用黑纸包住 这是设置自变量 不是控制无关变量 c项错误 探究唾液淀粉酶最适温度的实验中 每一组都加入等量的淀粉 淀粉的量也影响实验的结果 需要控制 d项正确 3 要研究环境因素对植物生长的影响 在暗室内设立一个斜坡装置 并将植株盆栽固定于斜坡上 再以灯泡连续照射 如图甲所示 若盆栽内土壤保持潮湿且养分充足 经一段时间后 此植株的生长情形与下列哪一个图示最相似 解析 植物的茎具有向光性 而根具有向地性 因此植株的生长情况如图d所示 d 4 某同学认为一种植物 x植物 的提取液对 埃博拉 病毒有抑制作用 他以小白鼠为研究对象设计了如下实验进行探究 实验步骤 1 选择一只健康的小白鼠 给小白鼠注射 埃博拉 病毒 2 在喂养小白鼠的饲料中加入一定量x植物的提取液 观察小白鼠是否出现患病症状 该同学的实验存在两点明显的不科学之处 请指出 每组只选一只小白鼠 实验没有设置对照组 解析 该实验的目的是探究x植物的提取液对 埃博拉 病毒是否有抑制作用 自变量是有无x植物的提取液 实验组在小白鼠的饲料中加入一定量x植物的提取液 对照组给小白鼠饲喂不含x植物提取液的饲料 同时该实验每组不能只选一只小白鼠 这样不能排除偶然性 考点一实验设计原则 考点二探究性实验与验证性实验 1 科学性原则包括实验 实验材料的选择 实验 和实验 的处理等方面要保证不出现科学性错误 要有科学的思想和方法作指导 2 对照原则对于对照实验 一个实验包括实验组和对照组 是接受自变量处理的对象组 控制组 是不接受自变量处理的对象组 常用的对照类型有以下几种 考点一实验设计原则 原理 方法 结果 实验组 对照组 1 对照组为不作任何处理的对象组 这里的不作处理 并非什么因素都不给予 而是针对实验所要研究的因素不给予 以体现实验因素的有无对实验结果的影响 2 实验与对照在同一对象上进行 不另设对照组 3 给对照组施以某种实验处理 但不是所研究的实验因素 以突出实验实施的处理因素与实验所研究因素的差异 从一个侧面衬托实验因素对实验结果所造成的影响 4 相互对照 不单设对照组 而是几个实验组相互对比 空白对照 自身对照 条件对照 3 单一变量原则在实验中 变量是指可被操纵的特定因素或条件 单一变量原则是指控制其他因素不变 而只 观察其对实验结果的影响 4 平行重复原则为了使实验结果或实验数据更接近真实情况 避免偶然因素对实验的影响 一般在实验组中控制相同条件下 以使得出的结论更准确 科学 改变其中某一因素 多设几组 深度思考 提示 1 空白对照 1号试管 2 属于典型的自身对照 实验处理前的对象状况为对照组 实验处理后的对象变化为实验组 3 条件对照 乙 4 相互对照 1 某研究小组为验证糖尿病是由胰岛素缺乏引起的 设计了以下实验 实验材料 健康且年龄 大小等相同的小鼠若干 胰岛素 斐林试剂及其他必需用品 实验步骤 第一步 随机选择2只小鼠 切除其中一只小鼠的胰腺 另一只小鼠不切除胰腺但进行相应的切割处理 第二步 一段时间后分别收集小鼠适量的尿液于试管中 然后滴加斐林试剂 观察颜色变化 第三步 给切除胰腺的小鼠喂食适量的胰岛素 一段时间后收集适量的尿液于试管中 滴加斐林试剂 观察颜色变化 请根据以上内容回答问题 1 指出上述实验步骤中的3项错误 2 本实验设置了两种对照 一种是 另一种是 第一步选择2只小鼠 小鼠的数量太少 第二步 第三步滴加斐林试剂观察颜色变化 无水浴加热 第三步给切除胰腺的小鼠喂食适量的胰岛素 胰岛素不能喂食 实验小鼠与正常小鼠的空白对照 或空白对照 实验小鼠补充胰岛素的自身前后对照 或前后对照 3 请设计实验结果记录表 并将正确处理后预期的实验结果填入表中 答案 实验结果记录表如下 1 探究性实验与验证性实验比较 考点二探究性实验与验证性实验 不知 已知 如果a 则b 假设 2 实验步骤设计的一般步骤第一步 取材 分组和编号a 取材 探究性实验中一般提供实验的材料 但在设计实验步骤时需注意常用的关键词 如 取相同的 或生理状态相同的 若干只 或株 个等 如此设置是防止 对实验结果的影响 b 分组 要体现 均衡性或者合理的梯度性 常用的关键词为 随机 或平均 分为若干组 c 编号 根据实验分组情况而 如甲组 乙组等 或 组 组 组 无关变量 随机性 编号 第二步 实验处理实验处理遵循 原则 即除自变量外 其他因素都是相同的 常用的模式为 组施加实验变量 组作为对照不施加实验变量 第三步 实验的因变量尽可能选择较好地反映与实验的自变量之间的关系 并易于实验人员观察和测定的指标 常用的关键词为 一段时间后观察 测定 做好记录等 单一变量 观察 记录 深度思考2014年我国白酒行业再掀塑化剂风波 使我们清醒地认识到环境激素对人体的危害 有人猜测塑化剂的作用类似于雌性激素 可能会引发性早熟 1 若以小鼠作为实验材料 如何选材 2 若用雌鼠作材料该如何进行分组 能否每组一只雌鼠 3 如果猜测正确 则实验结果应是怎样的 提示 1 选用同种 同龄 生理状况相同的幼年雌鼠 2 随机 均等分为三组 不能 避免实验时的偶然性 只用一只雌鼠不能排除因个体差异造成的结果不准确 3 含适量塑化剂的饲料和含等量适量浓度雌性激素的饲料喂养 都比普通饲料喂养雌鼠的平均发情时间短 2 兔是一种恒温动物 是动物生理实验材料之一 为了探究调节体温的中枢是否为下丘脑 某校生物兴趣小组制订了以下实验方案 实验假设 下丘脑是调节体温的主要中枢 材料用具 略 实验步骤 取两只健康的 相同的成年兔 并标记为甲 乙 用一定的方法破坏甲兔的下丘脑 性别与生理状况 乙兔不做处理作为对照 把甲 乙两兔置于可人工控制的温室中 温室中温度调为0 在相对安静的条件下观察24小时 每隔4小时分别测量一次体温 并做好记录 预期结果与结论 a 若甲兔体温发生明显改变 乙兔体温保持相对恒定 则假设成立 b 若 则假设不成立 将实验步骤补充完整并分析回答 1 该兴趣小组设计的实验方案有哪些不妥之处 请写出两点 甲 乙两兔体温均保持相对恒定 实验前要先测定甲 乙两兔的体温 实验要有重复性 仅用两只兔进行实验有一定的偶然性 2 有的同学认为实验组与对照组可在同一只兔身上进行 你是否赞同这个观点 并说明理由 赞同 先做不破坏下丘脑的实验 可重复测量体温并记录 再做破坏下丘脑后的实验 进行自身前后对照 解析 本题考查实验变量的控制 排除无关变量就必须用健康的 性别与生理状况相同的成年兔 自变量为是否破坏兔的下丘脑 所以设置实验对照时就必须以不做处理 不破坏兔的下丘脑 作为空白对照 要求对实验结果进行预期 由预期结果与结论a就不难得出另一结论b 设计该实验时应遵循对照性 重复性原则等 所以实验前要先测定甲 乙两兔的体温 实验要有重复性 仅用两只兔 数量过少 实验偶然性较大 设置实验对照除空白对照外 还可用自身对照 即用同一只兔子 再破坏下丘脑前后进行对照 方法技巧评价 修订类实验题的解题策略此类试题要求考生对相应实验的实验原理 目的要求 材料用具 方法步骤 实验现象 结果或结论等内容非常熟悉 能找出实验中错误的地方并给予纠正 常以生物学中一些经典实验或学生实验为基础而设计 要求考生有扎实的基础知识和基本技能 突出了对 双基 的考查 解此类题的一般步骤 第一步 分析取材是否正确 第二步 分析实验原理及方法是否正确 第三步 分析药品与试剂的使用是否合理 第四步 步骤及操作分析 包括 1 漏做某个实验步骤或颠倒某两个实验步骤的顺序 2 操作方法错误 3 有没有设置对照实验 如果有 看对照实验设计是否合理 4 实验是否遵循单一变量原则 5 实验是否具有偶然性 6 有无更为简单的实验方案 7 实验能否顺利完成 8 实验的安全性如何 第五步 分析实验结果是否正常 易错点1验证与探究的混淆 点拨 一般来说 验证性实验与探究性实验的实质区别在于实验结果是已知的还是未知的 如果是已知的 大多可以作为验证性实验来考虑 例如教材中 检测生物组织中的糖类 脂肪和蛋白质 的实验 如果是未知的 就可以作为探究性实验来考虑 例如教材中 影响酶活性的条件 的实验 易错点2假说与预期 结果与结论的混淆 点拨 1 假说 是指用来说明某种现象但未经证实的论题 也是依提出的问题而作出的参考答案 预期 是在实验设计方案确定以后 实验正式实施之前 根据假说和原理 得出的实验可能出现的假定性结果 即 假如假说成立 则应有何种结果 2 结果 应为实验实际出现的情况 结论 是依据实验结果得出的总结性的话 若结果与预期一致 则结论为假说成立 否则 结论为假说不成立 3 验证性实验有时也可以作为探究性实验来说明问题 例如孟德尔的分离定律和自由组合定律的发现过程 就首先提出了假说 未知的 然后对实验进行了预期 如果实验结果与预期一致 说明假说是正确的 是真理 如果实验结果与预期不一致 说明假说是错误的 是谬论 易错点3实验开始前测与实验结果处理 点拨 有些实验开始前需对实验状态进行前测 有些实验结果不能直接观察到实验现象 需要对实验结果进行处理 即再进行一个小的实验 易错点4对实验原理与实验结果解释的混淆 点拨 1 实验原理要求写出实验设计的依据 实验设计的主要思路及对实验结果的观测方法 2 实验结果解释要求用实验原理把实验结果和实验结论联系起来 叙述好前因后果 1 研究细胞核的功能 把蝾